(57)【要約】【課題】本発明は、長期に亘って良好な熱伝導性能を維持することができ、しかも、適正な粘度で取り扱いが容易となり、生産性の向上に寄与する熱伝導性グリースを得ることにある。【解決手段】熱伝導性グリース20は、以下の特性を有する。(1)ＩＣチップ14とヒートシンク15との間で２×１０５ Ｐａ以上の荷重をかけて加圧した時の熱抵抗の上限値が０．０５℃／Ｗであり、(2)常温時における粘度が１００Ｐａ・ｓ以上、３００Ｐａ・ｓ以下の範囲内にあり、(3)ＩＣチップ14とヒートシンク15との間に充填した時の厚み／面積で規定される値が０．６／ｍ以下である。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱体と放熱部材との間に充填される熱伝導性グリースであって、
(1)上記発熱体と上記放熱部材との間で２×１０５ Ｐａ以上の荷重をかけて加圧した時の熱抵抗の上限値が０．０５℃／Ｗであり、
(2)常温時における粘度が１００Ｐａ・ｓ以上、３００Ｐａ・ｓ以下の範囲内にあり、
(3)上記発熱体と上記放熱部材との間に充填した時の厚み／面積で規定される値が０．６／ｍ以下である、
ことを特徴とする熱伝導性グリース。
【請求項２】
請求項１の記載において、体積抵抗率が１×１０１０Ω・ｃｍ以上であることを特徴とする熱伝導性グリース。
【請求項３】
熱伝導性の基材と、熱伝導性のフィラーとを配合した熱伝導性グリースであって、
(1)２×１０５ Ｐａ以上の荷重をかけて加圧した時の熱抵抗の上限値が０．０５℃／Ｗであり、
(2)常温時における粘度が１００Ｐａ・ｓ以上、３００Ｐａ・ｓ以下の範囲内にあり、
(3)実装時の厚み／面積で規定される値が０．６／ｍ以下であり、
(4)体積抵抗率が１×１０１０Ω・ｃｍ以上である、
ことを特徴とする熱伝導性グリース。
【請求項４】
請求項３の記載において、上記フィラーの配合率を固定した場合に、上記基材の粘度を下げることで上記熱伝導性グリースの粘度を上記範囲内に規定することを特徴とする熱伝導性グリース。
【請求項５】
筐体と、
上記筐体内に収容される発熱体と、
上記発熱体の熱を放出する放熱部材と、
上記発熱体と上記放熱部材との間に充填され、上記発熱体と上記放熱部材とを熱的に接続する熱伝導性グリースと、を具備し、
上記熱伝導性グリースは、
(1)上記発熱体と上記放熱部材との間で２×１０５ Ｐａ以上の荷重をかけて加圧した時の熱抵抗の上限値が０．０５℃／Ｗであり、
(2)常温時における粘度が１００Ｐａ・ｓ以上、３００Ｐａ・ｓ以下の範囲内にあり、
(3)上記発熱体と上記放熱部材との間に充填した時の厚み／面積で規定される値が０．６／ｍ以下であること、を特徴とする電子機器。
【請求項６】
請求項５の記載において、上記熱伝導性グリースは、体積抵抗率が１×１０１０Ω・ｃｍ以上であることを特徴とする電子機器。
【請求項７】
請求項５又は請求項６の記載において、上記熱伝導性グリースは、上記発熱体に塗布されることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発熱体と放熱部材との間に充填して使用する熱伝導性グリースに関する。さらに本発明は、例えば発熱するＣＰＵとヒートシンクとの間を熱伝導性グリースによって熱的に接続するようにした電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばポータブルコンピュータのような電子機器は、ＣＰＵが発する熱を放出するヒートシンクを備えている。ＣＰＵの放熱性能を高めるためには、ＣＰＵからヒートシンクに至る熱伝導経路の熱抵抗を小さく抑えて、ＣＰＵの熱を効率良くヒートシンクに伝えることが必要となる。
【０００３】
このことから、従来の電子機器では、ＣＰＵとヒートシンクとの間に熱伝導性グリースを充填し、この熱伝導性グリースを介してＣＰＵとヒートシンクとの間を熱的に接続している。
【０００４】
熱伝導性グリースは、例えばＣＰＵの表面にディスペンサによって塗布され、この塗布後にＣＰＵの上にヒートシンクを重ね合わせることで、ＣＰＵとヒートシンクとの間に充填される。さらに、ヒートシンクは、ＣＰＵが実装されたプリント配線板の上に固定されるために、熱伝導性グリースは、ＣＰＵとヒートシンクとの間で適度に加圧されるようになっている。
【０００５】
ところで、ＣＰＵからヒートシンクへの熱伝導性を高める手立てとしては、熱伝導性グリースの固有の熱伝導率を高めたり、あるいは熱伝導性グリースの熱抵抗を小さく抑えることが知られている。現段階で熱抵抗が最も小さい熱伝導性グリースの一例としては、例えば信越化学工業（株）のＸ２３−７８０４Ｂが掲げられ、その熱抵抗値は０．０５℃／Ｗとなっている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−１７６４１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、現段階で最も熱抵抗が小さく、最高の熱特性を有する熱伝導性グリースは、常温状態での粘度が４００Ｐａ・ｓと高くなっている。このため、熱伝導性グリースが高粘度で扱い難いものとなり、特に熱伝導性グリースをＣＰＵに塗布する際に、ディスペンサのような自動塗布機を用いることができなくなる。
【０００７】
したがって、熱伝導性グリースの効率のよい塗布作業を行う上での妨げとなり、大量生産に不向きとなるといった不具合がある。
【０００８】
本発明の目的は、長期に亘って良好な熱伝導性能を維持することができ、しかも、適正な粘度で取り扱いが容易となり、生産性の向上に寄与する熱伝導性グリースを得ることにある。
【０００９】
本発明の他の目的は、発熱体の熱を長期に亘り効率良く放熱部材に伝えることができ、しかも、熱伝導性グリースの取り扱いが容易となり、生産性が向上する電子機器を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の一つの形態に係る熱伝導性グリースは、  
(1)発熱体と放熱部材との間で２×１０５ Ｐａ以上の荷重をかけて加圧した時の熱抵抗の上限値が０．０５℃／Ｗであり、  
(2)常温時における粘度が１００Ｐａ・ｓ以上、３００Ｐａ・ｓ以下の範囲内にあり、  
(3)上記発熱体と上記放熱部材との間に充填した時の厚み／面積で規定される値が０．６／ｍ以下であること、を特徴としている。
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明の一つの形態に係る電子機器は、  
筐体と、上記筐体内に収容される発熱体と、上記発熱体の熱を放出する放熱部材と、上記発熱体と上記放熱部材との間に充填され、上記発熱体と上記放熱部材とを熱的に接続する熱伝導性グリースと、を備えている。  
上記熱伝導性グリースは、  
(1)上記発熱体と上記放熱部材との間で２×１０５ Ｐａ以上の荷重をかけて加圧した時の熱抵抗の上限値が０．０５℃／Ｗであり、  
(2)常温時における粘度が１００Ｐａ・ｓ以上、３００Ｐａ・ｓ以下の範囲内にあり、  
(3)上記発熱体と上記放熱部材との間に充填した時の厚み／面積で規定される値が０．６／ｍ以下であること、を特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、時間の経過に伴う熱抵抗の増大を防止でき、熱伝導グリースの熱伝導性能を良好に維持することができる。しかも、熱伝導グリースの取り扱いが容易となって、熱伝導性グリースを塗布する際の作業性を改善できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下本発明の実施の形態を、ポータブルコンピュータに適用した図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１は、電子機器の一例であるポータブルコンピュータ１を開示している。ポータブルコンピュータ１は、本体ユニット２とディスプレイユニット３とを備えている。本体ユニット２は、偏平な第１の筐体４を有し、この第１の筐体４の上面にキーボード５が配置されている。
【００１５】
ディスプレイユニット３は、偏平な第２の筐体６と液晶表示パネル７とを備えている。液晶表示パネル７は、スクリーン７ａを有するとともに、第２の筐体６に収容されている。スクリーン７ａは、第２の筐体６の前面に開けた開口部８を通じてポータブルコンピュータ１の外に露出している。
【００１６】
ディスプレイユニット３は、第１の筐体４の後端部に図示しないヒンジを介して支持されている。このため、ディスプレイユニット３は、キーボード５を上から覆うように本体ユニット２の上に横たわる閉じ位置と、キーボード５やスクリーン７ａを露出させるように本体ユニット２から起立する開き位置との間で回動可能となっている。
【００１７】
図２に示すように、第１の筐体４は、プリント配線板１０を収容している。プリント配線板１０の上面にＣＰＵソケット１１が実装されている。ＣＰＵソケット１１は、ＣＰＵ１２を支持している。ＣＰＵ１２は、発熱体の一例であり、第１の筐体４に収容されている。
【００１８】
図３に概略的に示すように、ＣＰＵ１２は、ベース基板１３とＩＣチップ１４とを有している。ベース基板１３は、図示しない複数のピンを介してＣＰＵソケット１１に支持されている。ＩＣチップ１４は、ベース基板１３の上面の中央部に実装されている。ＩＣチップ１４は、例えば処理速度の高速化や多機能化に伴って動作中の発熱量が非常に大きく、安定した動作を維持するために積極的な放熱を必要としている。
【００１９】
プリント配線板１０の上面に放熱部材としての金属製ヒートシンク１５が取り付けられている。ヒートシンク１５は、例えばＣＰＵ１２よりも一回り大きな四角い板状であり、その四つの角部に位置する脚部１６がねじ１７を介してプリント配線板１０に固定されている。
【００２０】
ヒートシンク１５は、平坦な受熱面１８と複数の放熱フィン１９とを有している。受熱面１８は、ＣＰＵ１２を上方から覆うとともに、その中央部がＩＣチップ１４と向かい合っている。放熱フィン１９は、受熱面１８の反対側に位置するとともに、ヒートシンク１５から突出している。
【００２１】
図３に示すように、発熱するＩＣチップ１４の表面とヒートシンク１５の受熱面１８との間に熱伝導性グリース２０が充填されている。熱伝導性グリース２０は、例えばＩＣチップ１４の表面に塗布した後、ヒートシンク１５をプリント配線板１０の上面に固定することで、ＩＣチップ１４の表面と受熱面１８との間に介在される。これにより、ＩＣチップ１４とヒートシンク１５とが熱伝導性グリース２０を介して熱的に接続される。
【００２２】
熱伝導性グリース２０は、電気絶縁性を有する熱伝導性の基材と熱伝導性フィラーとを主成分とするものである。基材としては、例えばシリコーン油を用いることができる。シリコーン油の熱伝導率は、一般的に０．２以下となっている。
【００２３】
熱伝導性フィラーとしては、例えば酸化アルミニウムなどの金属酸化物やセラミックの粒子を用いることができる。熱伝導性フィラーは、基材に対して所定の比率で配合されており、一般的に熱伝導性フィラーの配合率の限界は、９５％となっている。
【００２４】
本実施の形態によると、熱伝導性グリース２０は、ＩＣチップ１４の表面とヒートシンク１５の受熱面１８との間に充填した時に、２×１０５以上の荷重を受けている。この荷重を熱伝導性グリース２０に付加することで、熱伝導性グリース２０の熱抵抗の上限値は、現時点での最高性能である０．０５℃／Ｗに規定されている。
【００２５】
さらに、熱伝導性グリース２０は、常温時での粘度を１００〜３００Ｐａ・ｓの範囲内に規定することが望ましい。熱伝導性グリース２０の粘度が１００Ｐａ・ｓ未満では、例えば熱伝導性グリース２０をＩＣチップ１４に塗布した直後にＩＣチップ１４を垂直に起立させた時に、熱伝導性グリース２０が重力の影響を受けて垂れてしまい、ＩＣチップ１４の上に止まることができなくなる。
【００２６】
熱伝導グリース２０の粘度が３００Ｐａ・ｓを上回ると、熱伝導性グリース２０の粘り気が強くなり、ＩＣチップ１４の上に塗布し難くなる。言い換えると、熱伝導性グリース２０が高粘度となって、ＩＣチップ１４に塗布するに際して扱い難いものとなり、特にディスペンサのような自動塗布機を用いて塗布することができなくなる。
【００２７】
このことから、例えば熱伝導性フィラーの充填率を固定して考えた時に、基材として熱伝導率の高い低粘度のシリコーン油を用いたり、あるいは熱伝導性フィラーの充填率を基材の粘度との兼ね合いにおいて適宜変更することで、熱伝導性グリース２０の粘度を上記範囲内に調整している。
【００２８】
一方、熱伝導性グリース２０の熱抵抗は、ＩＣチップ１４とヒートシンク１５との間に充填される熱伝導性グリース２０の厚みに比例するため、熱伝導性グリース２０が薄いほど熱抵抗が小さくなって熱伝導性能が向上する。
【００２９】
ＩＣチップ１４とヒートシンク１５との間に熱伝導性グリース２０を充填した時、この熱伝導性グリース２０の形状は、熱伝導性グリース２０の厚みを面積で割った値で表すことができる。熱伝導性グリース２０の厚み／面積は、熱伝導性グリース２０の熱抵抗×熱伝導率によって求めることができる。
【００３０】
基材と熱伝導性フィラーとを配合した時の熱伝導率を求める代表的な理論式として、以下のMaxwellの式が知られている。
【００３１】
配合後の熱伝導率＝（１＋２×フィラー充填率）／（１−フィラー充填率）×基材の熱伝導率
ここで、一般的な基材であるシリコーン油の熱伝導率は０．２以下であり、かつ熱伝導性フィラーの充填率の限界が９５％であるため、この熱伝導率の値および充填率の値を上記Maxwellの式に当てはめてみると、配合後の熱伝導率は１２以下となる。
【００３２】
熱伝導性グリース２０の熱抵抗の上限値は、先に述べたように０．０５℃／Ｗと規定されているので、熱抵抗および熱伝導率の各値を熱抵抗×熱伝導率で表される理論式に当てはめると、厚み／面積で決まる熱伝導性グリース２０の形状を表す値は、０．６／ｍ以下となる。
【００３３】
よって、熱伝導性グリース２０の熱抵抗を小さく抑えるためには、ＩＣチップ１４とヒートシンク１５との間に充填された時の熱伝導性グリース２０の形状を表す値は、０．６／ｍ以下とすることが望ましい。
【００３４】
ＩＣチップ１４とヒートシンク１５との間に充填される熱伝導性グリース２０は、ポータブルコンピュータ１の製造時あるいはユーザによる保守点検時に、プリント配線板１０やこのプリント配線板１０に実装された他の回路部品に付着する可能性があり得る。
【００３５】
そのため、短絡事故や絶縁不良の発生を未然に防ぐことを考慮すると、熱伝導性グリース２０の体積抵抗率は、１×１０１０Ω・ｃｍ以上とすることが望ましい。
【００３６】
このような本発明の実施の形態によれば、熱伝導性グリース２０を２×１０５Ｐａ以上の荷重で加圧した時、この熱伝導性グリース２０の熱抵抗の上限値を０．０５℃／Ｗと規定している。これにより、熱伝導性グリース２０が長期間に亘り熱ストレスを受けても、この熱ストレスによる熱抵抗の増大を防止することができる。
【００３７】
したがって、熱伝導性グリース２０の本来の熱伝導性能を長期的に維持することができる。この結果、ＣＰＵ１２の放熱性能が安定し、ポータブルコンピュータ１の信頼性が向上する。
【００３８】
しかも、熱伝導性グリース２０の熱抵抗を小さく抑えたにも拘らず、熱伝導性グリース２０の粘度を適正に保つことができる。このため、熱伝導性グリース２０がＩＣチップ１４の周囲に流れ出ることもなく、ＩＣチップ１４とヒートシンク１５との間に確実に止まる。
【００３９】
それとともに、熱伝導性グリース２０の取り扱いが容易となるので、熱伝導性グリース２０をディスペンサのような自動塗布機を用いてＩＣチップ１４に塗布することができる。この結果、熱伝導性グリース２０の塗布作業を効率良く実行することができ、ポータブルコンピュータ１の生産性の向上に寄与するといった利点がある。
【００４０】
なお、本発明は上記実施の形態に特定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施可能である。
【００４１】
例えば、発熱体はＣＰＵに限らず、例えばマルチチップモジュールのような発熱を伴うその他の回路部品であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施の形態に係るポータブルコンピュータの斜視図。
【図２】本発明の実施の形態に係るポータブルコンピュータの断面図。
【図３】本発明の実施の形態において、ＣＰＵとヒートシンクとの間を熱伝導性グリースにより熱的に接続した状態を示す断面図。
【符号の説明】
【００４３】
４…筐体（第１の筐体）、１２…発熱体（ＣＰＵ），１５…放熱部材（ヒートシンク）、２０…熱伝導性グリース。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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